Introdução à Física II

Código:

F156

Sigla:

F156

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2013/2014 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=254
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Ciências e Tecnologia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:CTA	67	Plano de estudos de 2008 até 2015/16	1	-	7,5	70	202,5

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

F156 é um curso introdutório de Física Geral que se segue à UC F155.

Neste curso são apresentados os princípios físicos fundamentais nas áreas de mecânica de fluidos, ondas e oscilações, ótica, teoria cinética dos gases e processos e propriedades térmicas.

Resultados de aprendizagem e competências

Após a conclusão deste curso com sucesso, os alunos devem ser capazes de:

- compreender conceitos básicos de hidrostática e hidrodinâmica, incluindo a viscosidade;

- resolver problemas com base na aplicação dos princípios gerais da física de fluidos;

- aplicar o princípio de Arquimedes, a equação Bernoulli,  as leis de Poiseuille e de Stokes;

-  descrever o fluxo laminar e turbulento em termos do número de Reynolds; 

- demonstrar compreensão conceitual e quantitativa dos seguintes temas: ondas periódicas, ondas sonoras, efeito Doppler, ondas em três dimensões, reflexão, transmissão, refração, superposição de ondas, ondas em barreiras, interferência, ondas estacionárias, oscilações amortecidas, oscilações forçadas e ressonância.

- descrever as principais características das imagens óticas, espelhos e lentes;

- compreender os fundamentos conceituais e quantitativos da teoria cinética dos gases, do teorema da equipartição, da capacidade térmica de sólidos, da falha do teorema da equipartição, da lei de Maxwell-Boltzmann, da expansão térmica, da equação de van der Waals e dos diagramas de fase.

- explicar propriedades fundamentais da transferência de calor, nomeadamente, a condução, a convecção, a radiação  e a lei de Stefan-Boltzmann;

- demonstrar ter competências básicas experimentais através da execução segura e eficiente de experiências e expondo verbal e em linguagem escrita os resultados experimentais.

- demonstrar habilidades básicas de comunicação através do trabalho em grupo no laboratório e pela discussão e interpretação de dados experimentais, bem como pela análise de erros.

Modo de trabalho

B-learning

Programa

MECÂNICA DE FLUIDOS

Hidrostática.

Hidrodinâmica.

Viscosidade.

 

ONDAS E OSCILAÇÕES

Propagação de ondas.

Sobreposição. Interferência.

Atenuação.

Ressonância.

 

ÓTICA

Reflexão.

Refração.

Espelhos.

Lentes.

 

TEORIA CINÉTICA DOS GASES

Equipartição de energia.

Função de distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann.

Livre percurso médio.

 

PROCESSOS E PROPRIEDADES TÉRMICAS

Expansão térmica.

A equação de van der Waals e isotérmicas líquido-vapor

Diagramas de fase.

Transferência de calor.

Bibliografia Obrigatória

Halliday/Resnick; Fundamentos de Física, vol 1, Mecânica, LTC, 2009
Halliday/Resnick; Fundamentos de Física, vol 2, Gravitação, Ondas e Termodinâmica, LTC, 2009
Resnick R., Halliday D., Walker J.; Fundamentals of Physics Extended, Wiley; 9 edition, 2010. ISBN: 0470469080
Tipler, P. and Mosca, G., ; Physics for Scientists and Engineers, 6th Edition, W. H. Freeman and Company, 2008. ISBN: 0-7167-8964-7 (Extended, Chapters 1-41)
Sears/ Zemansky; Física I, (Mecânica), Addisson Wesley, 2003
Sears/Zemansky; Física II, (Termodinâmica e Ondas), Addisson Wesley, 2003
Young/Freedman; University Physics, 12 Edition, Addisson Wesley, 2006
Frank M. White; Mecânica dos Fluidos, 4ª edição, McGraw-Hill, 2002

Bibliografia Complementar

J. Dias de Deus et all; Introdução à Física, McGraw-Hill, 2000
Alaor Chaves,; Física Básica: Gravitação, Fluidos, Ondas, Termodinâmica,, LTC, 2007
Ramalho, Nicolau e Toledo; Fundamentos da Física II : Termodinâmica, Optica, Ondas,, Modema, 2006
B.S. Massey; Mecânica dos Fluidos, Fundação Calouste Gulbenkian, 2002
L.A. Oliveira e A.G.Lopes; Mecânica dos Fluidos, ETEP, 2006

Observações Bibliográficas

Algumas das principais referências bibliográficas são apresentadas na versão original (inglês) e na versão traduzida.

Os PP de acompanhamento das aulas teóricas serão disponibilizados aos estudantes, continuamente ao longo do semestre letivo, através da UC, via plataforma Moodle da UP.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

B-LEARNING. 

O ensino será feito de modo continuado, quer nas aulas teóricas como nas restantes. Isto implicará o compromisso de haver uma frequência responsável por parte dos estudantes.

 A apresentação da matéria será realizada nas aulas TEÓRICAS (T).

 Nas aulas TEÓRICO-PRÁTICAS (TP) serão efetuadas resoluções e discussões de problemas de consolidação da matéria dada.

Dar-se-á particular ênfase ao interesse do estudante em trabalhar durante todo o semestre.

Ter-se-á em conta que a aprendizagem implica trabalho e assistência participada de todos os interessados no ganho de competências.

 Seguindo o percurso da Unidade Curricular F155, que a precede, os estudantes devem adquirir competências nas aulas PRÁTICAS LABORATORIAIS em técnicas experimentais versando alguns temas lecionados nas aulas teóricas e outros relativos a novas aplicações.

 Nas aulas PRÁTICAS LABORATORIAIS (PL) será dada ênfase e continuidade à utilização da Teoria de Erros no tratamento de dados obtidos experimentalmente (precisão e incerteza em aparelhos de medida direta, valores mais prováveis, cálculo da incerteza máxima em medidas indiretas, etc). Será também dada ênfase à análise gráfica de resultados: linearização, parâmetros de uma reta obtidos pelo método dos mínimos quadrados, utilização de folhas de cálculo na análise dos resultados experimentais e à utilização da função PROJ.LIN do Microsoft Office Excel.

 Lista dos trabalhos práticos laboratoriais:

  T1 e T5 - Analise dum circuito RC: resposta em amplitude e frequência com um osciloscópio digital

 T2 e T6 – Estudo da lei de arrefecimento de um corpo – lei de Newton. Estudo dos fenómenos “fusão/solidificação”

 T3 e T7 – Determinação da velocidade do som. Análise espectral da voz humana

 T4 e T8 – Estudo do movimento de queda de um balão

Os estudantes devem preparar previamente o trabalho laboratorial que vão realizar.

Os estudantes devem trazer para a aula prática laboratorial um caderno exclusivo para o registo dos resultados experimentais, tratamento de dados e cálculo de incertezas.

Este caderno pode ser solicitado, a qualquer momento, pelo docente para avaliação do seu conteúdo.

Em complemento às aulas teóricas (T), teórico-práticas (TP) e práticas laboratoriais (PL), de natureza presencial, serão disponibilizados conteúdos didáticos na Plataforma Moodle da UP. Associados a estes conteúdos, serão também disponibilizados testes formativos.

 

 

 

 

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Acústica
Ciências Físicas > Física > Física aplicada > Física experimental
Ciências Físicas > Física > Mecânica clássica > Dinâmica dos fluidos
Ciências Físicas > Física > Óptica
Ciências Físicas > Física > Termodinâmica > Termodinâmica aplicada

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	85,00
Trabalho laboratorial	15,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

PARA OBTER FREQUÊNCIA À UNIDADE CURRICULAR:

 

A) o estudante não poderá ter excesso de FALTAS.

O estudante deverá comparecer a pelo menos 3/4 do número de aulas teórico-práticas (TP) e a pelo menos 3/4 do número de aulas práticas laboratoriais (PL) previstas.

Esta regra não se aplica aos estudantes que obtiverem dispensa de frequência das aulas TP e/ou PL.

 

          B) o estudante deverá realizar os mini testes formativos e o teste formativo global, no número minimo de 3/4 dos testes disponibilizados.

 

C) o estudante deverá obter uma NOTA MÍNIMA DE 7.0 VALORES na componente L_AC especificada na secção “Fórmula de cálculo da classificação final”.

 

 

DISPENSA DE FREQUÊNCIA DAS AULAS PRÁTICAS LABORATORIAIS/TEÓRICO-PRÁTICAS

 

A) Os estudantes que obtiveram frequência na UC nos anos letivos 2011/12 ou 2012/13  e com NOTA POSITIVA NA COMPONENTE L_AC:

i) podem solicitar dispensa da frequência das aulas  PL;

ii) que não solicitem dispensa da frequência das aulas  PL, passam a frequentá-las num regime semelhante aos estudantes que a frequentam pela primeira vez.

 

B) Os estudantes que frequentaram as aulas TP da  UC nos anos letivos 2011/12 ou 2012/13  podem solicitar dispensa de frequência da aulas TP.

 

C) Os estudantes com estatuto de trabalhador estudante e que frequentam a UC pela primeira vez  só poderão solicitar dispensa de frequência das aulas TP.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação inclui duas componentes:

 

1. Componente teórica e teórico-prática (TTP):

1.1 Exame (TTP_E)

2. Componente prática laboratorial (LAB):

2.1 Avaliação continua (L_AC)

2.2 Exame (L_E)

 

A classificação final do estudante com frequência das aulas práticas laboratoriais é dada por:

 

NF=0.75*(TTP_E) + 0.10*(L_E) + 0.15*(L_AC)

 

onde

NF – classificação final

TTP_E – nota do exame da componente teórica e teórico-prática

L_E - nota do exame da componente prática laboratorial

L_AC - nota da avaliação contínua da componente prática laboratorial. Inclui a nota do caderno (individual) e da apresentação oral de um trabalho laboratorial e a respetiva discussão. A escolha deste trabalho é realizada pelo docente da respetiva turma prática. A apresentação, com a duração de cerca de 10 minutos, é realizada pelos elementos do grupo, que devem dividir a apresentação entre si.

 

O estudante com frequência das aulas práticas será aprovado se NF ≥ 9.5 valores  e L_AC ≥ 7.0 valores.

 

Se NF ≥ 8.0 o estudante poderá requerer oral, no prazo legal estipulado para o efeito.

 

A classificação final do estudantes com dispensa da frequência das aulas práticas laboratoriais  é dada por:

 

NF=0.90*(TTP_E) + 0.10*(L_E)

 

onde

NF – classificação final

TTP_E – nota do exame da componente teórica e teórico-prática

L_E - nota do exame da componente prática laboratorial

 

O estudante com dispensa de frequência das aulas praticas será aprovado se NF ≥ 9.5 valores.

 

Se NF ≥ 8.0 o estudante poderá requerer oral, no prazo legal estipulado para o efeito.

Provas e trabalhos especiais

I. MINI TESTES FORMATIVOS

Os estudantes realizarão, individualmente e através da plataforma Moodle da UP, testes formativos com número reduzido de problemas e questões simples associados aos conteúdos didáticos disponibilizados na mesma plataforma. Embora os resultados destes mini testes não contem para a avaliação final, a realização dos mesmos conta para a obtenção de frequência à unidade curricular.

 

II. TESTE FORMATIVO GLOBAL

    Os estudantes realizarão um teste formativo global sobre toda a matéria lecionada, através da plataforma MOODLE da UP, em data e hora a serem indicadas durante o decurso do semestre. Embora a nota do teste formativo global não seja considerada no cálculo da nota final, a realização do mesmo, tal como acontece com os mini testes formativos, conta para a obtenção de frequência à unidade curricular.

 

III. CADERNO DE REGISTO – AULAS PRÁTICAS LABORATORIAIS

      Os estudantes com frequência das aulas práticas laboratoriais devem entregar no final do semestre letivo, ao docente da turma PL respetiva, o caderno (individual) de registo e tratamento dos dados experimentais dos trabalhos laboratoriais realizados. 

         A data da entrega do caderno será agendada pelo respetivo docente.

 

IV. APRESENTACÃO ORAL – AULAS PRÁTICAS LABORATORIAIS

i) Os estudantes com frequência das aulas práticas laboratoriais  devem realizar uma apresentação oral de um trabalho laboratorial, indicado pelo docente da respetiva turma prática.

ii) A apresentação oral, com a duração de cerca de 10 minutos, é realizada pelos elementos do grupo, que devem dividir a apresentação entre si.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os estudantes com regime especial e que não tenham dispensa das aulas TP e/ou PL, têm que frequentar as aulas teórico-práticas e/ou práticas e cumprir os requisitos vigentes.

Melhoria de classificação

Os estudantes que frequentam a UC no presente ano letivo podem realizar melhoria de nota nas componentes da avaliação correspondentes às notas TTP_E e L_E.  

 

Os estudantes que frequentaram a UC em anos letivos anteriores podem realizar melhoria de nota,  nas componentes da avaliação correspondentes às notas TTP_E e L_E. A nota final (NF) é calculada pela fórmula correspondente ao cálculo da NF para estudantes com dispensa de frequência das aulas PL.

Observações

Eventuais omissões e/ou dúvidas quanto à presente ficha serão esclarecidas pelo regente da unidade curricular.

 

Ao júri reserva-se o direito de chamar qualquer estudante para a prestação de uma prova oral.